TW201124326A - Device for feeding fluids into a solid transport line - Google Patents

Description

201124326 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種用於將流體（例如氣體或液體）饋入固體 輸送管之裝置，其中該流體是先被引入一環繞固體輸送管 之環形空間，然後再從該環形空間被引入固體輸送管。 【先前技術】 例如本發明可以從EP 1 824 766 B1出發，根據該專 利，固體輸送管係位於一以滲透材製成並形成一環形空間 之機殼內，且在該機殼內可經由雙面密封環使固體送管縱 向移動。爲了輸送粒狀固體，故配備有屬已知技術之氣動 輸送裝置。根據流動的方式及輸送密度可大致區分爲低密 度流輸送及高密度流輸送。US 3 1 5 2 8 39、US 1 1 5 2 302、 DD 0 154 599等均屬於先前技術。 高密度流輸送的特徵是輸送氣體的用量相對較少，而 且其操作方式對固體及輸送管子的損害均較小，因此其應 用範圍很廣，例如用於輸送煤粉、飛灰、水泥，此外亦被 廣泛應用於食品及醫藥工業，其中低密度流及高密度流之 氣動輸送使用的技術參數早已是廣爲人知，但是對於設備 的妥善率、使用壽命、投資費用、以及維修等技術上的要 求卻愈來愈高，爲了回應這些要求，勢必需要提出新的解 決方案。 除了已知的EP 1 824 766 B1外，還有其他饋入氣體以 輸送固體的解決方案被提出’例如在開始輸送或輸送期間 -4- 201124326 將固體流體化、對輸送密度造成影響、或是將管子段吹淨 等解決方案。 例如 WO 2004/8733 1 A1就是這些先前技術的一個例 子’該專利提出的是一種將粉狀材料（尤其是粉漆）輸送到 噴塗設備用的裝置。在這種噴塗設備內設有雙壁管件，此 種雙壁管件具有以燒結金屬製成的可滲透內壁，以便將空 氣引入粉末內。從說明文字及圖式來看，WO 2004/87331 A1 描述的雙壁管件不能吸收任何膨脹，而是以高壓空氣軟管 技術將雙壁管件完全旋緊。因此不能用於本發明預定的應 用範圍（高溫及高壓）。 DE 1 269 571也是使用一種雙壁管件。該雙壁管件的 內壁是以多孔材料製成，其特殊處是該多孔材料是可以膨 脹及具有彈性的。壓力衝擊會使內壁產生移動，透過內壁 的移動及內壁的多孔性，一部分的空氣會在內壁移動的同 時進入固體流中。這種同時具有多孔性及彈性的特性只能 透過所使用的材料（例如塑膠）獲得實現。因此DE 1 269 57 1 提出的解決方案並不適用於本發明要處理的固體溫度最高 可達400°C的應用情況。 US5827370A及US6227768B亦有提出輸送氣體及 /或受高壓作用之流體的其他解決方案。 【發明內容】 本發明的目的是提出一種能夠在高溫下以高效能及很 高的工作可靠性將粉塵狀的煤炭或飛灰輸送到氣化設備 201124326 中。 爲達到上述目的’本發明提出之如本文開頭所述之裝 置的位於環形空間內的固體輸送管（以下稱爲內輸送管）的 長度小於環形空間的長度’以形成一環形間隙，其中在環 形空間內設有使被送入之流體產生渦流的裝置。 由於在這些情況下被引入的氣體溫度通常較低，而且 在固體引入側及氣體引入側之間的溫差很大，因此會使元 件產生不同的膨脹量，本發明可以對元件之間的不同膨脹 量產生補償作用，因此能夠長期防止這些元件受損。 本發明還可以解決因氣化設備內的壓力（最高達 lOObar)對輸送固體之構件造成之循環衝擊產生的問題。相 反的，在過程中釋出的固體（例如飛灰）必須被束流引出， 也就是從高壓系統中被束流引出到大氣環境中。這種情況 也出現循環方式工作的閘門系統，也就是說，除了介質溫 度不同造成的溫差外，還會出現因循環操作方式造成的時 間性的溫度梯度。本發明之裝置的特殊構造方式有助於消 除這些問題。 申請專利範圍附屬項之內容爲本發明之各種有利的實 施方式。根據本發明的一種實施方式，位於環形空間內的 內輸送管至少有部分範圍帶有穿孔。如同通過環形空間內 的內輸送管之尾端的環形間隙一樣，這種構造方式可確保 輸送氣體能夠被引入固體輸送管。 在循環操作的過程中，爲了在必要時易於將回流固體 201124326 吹出，環形空間在通往固體輸送管的環形間隙範圍具有一 漏斗狀的壁面區域。 所有的兀件最好都是經由法蘭接合彼此固定在一起。 如果裝置的位置從對準一個方向偏離到重力方向，則 根據本發明，當固體輸送管並非定位在重力方向上，可以 將使流體通往環形空間的引入管定位在環形空間內在重力 方向上的較高區域。 【實施方式】 第1圖中的流化管1’是由機殼6、入口法蘭2、出口 法蘭8、以及流化劑入口 4所構成，其中流化劑入口 4經由 法蘭5與一流化劑供應系統連接。流化管是經由連接法蘭 2及8被安裝到固體輸送管內。進入及離開之固體輸送管 的法蘭2及8與法蘭1及9之間是經由密封環1 〇及1 1密 封。內輸送管3牢固的與流化管的入口法蘭2連接在一起。 待輸送的固體經由入口法蘭2進入內輸送管3。最理想的 情況是，進入的固體輸送管的直徑D1等於入口法蘭的直徑 D2。 內輸送管的入口直徑D3最好是等於或略大於入口法 蘭的直徑D2,以避免對固體流造成干擾及在過渡區出現磨 損邊緣。流化劑是經由流化劑入口 4被引入在內輸送管3 及機殼6之間形成的環形空間1 2。 在流化劑的流動發向上，圓錐7及內輸送管3造成流 化劑分配槽的斷面收縮。因此而形成的最窄流動斷面S 1最 201124326 好使流化劑在該處的速度相當於固體之最低流化速度W Ulnf 的1至20倍。圓錐角α最好是在45度至80度之間。流化 劑會在間隙S 2碰到從內輸送管流出的固體。與此同時，內 輸送管沿軸向產生的縱向膨脹會被間隙S2補償。流化作用 會發生在由內輸送管3及出口法蘭8在間隙S2內形成的自 由空間。內輸送管的出口直徑D4最好是小於或等於連接在 後面的輸送管的直徑D4,以避免在閉鎖法蘭8處產生干擾 邊緣。如果D3及D4不一樣大，則內輸送管是錐形的，而 且是沿著流動方向逐漸縮小。流化的固的經由固體出口 1 5 離開流化管。 第2a、2b、2c及2d圖分別顯示內輸送管3的不同的 實施方式。內輸送管3牢固的與閉鎖法蘭2連接在一起， 因此很容易就可以快速的更換這整個元件。 例如第2a及2b圖顯示兩種透過設置擾流體1 6在流化 劑分配槽1 2內形成渦流的可能性，渦流的形成有助流化劑 與固體的混合。流化劑在擾流體1 6之間的流動間隙L內流 過流化劑分配槽。所產生的渦流，例如可以防止在間隙S 2 內形成固體橋。 第2c圖顯不一帶有穿孔的內輸送管3，透過穿孔使固 體在流過內輸送管時就可以與流化劑混合。 第2d圖顯示的擾流體16是一種帶有擾流溝槽的環形 體。這種擾流體具有流動間隙寬度L的特定的流動通道。 流化劑在流過這些流動通道時會產生壓力損失△ p(擾流 201124326 體），這個壓力損失明顯大於沉積之固體量的壓力損失Δρ (固體）。這樣就可以在流化劑分配槽1 2內形成均勻的流化 劑分配，並經由流化劑將沉積的固體排出。 第3圖顯示本發明的流化管1’ ，其中圓錐7及出口法 蘭8是由一個構件（例如旋轉件）所構成。此外，第3圖還 顯示如第2d圖的擾流體。 第4圖顯示本發明之流化管Γ 的一種典型應用情況 的流程圖。流化管Γ係經由管子法蘭1固定在位於容器 17上供排出固體之用的管子出口 19上。容器17可作爲暫 時儲存固體之用，或是作爲提高固體流之壓力的閘門。當 閥20打開時，固體會通過流化管1 ’及閥20從容器17流 出，進入固體輸送管21。在這個以簡化方式繪出的流程圖 中，流化管可以有不同的應用方式。 一種有利的應用方式是，在閥20快要打開以進行固體 輸送之前，先引入適量的氣體14,以便在閥20的上方形成 局部流化。透過這種方式可以簡化操作過程，同時可以透 過流化使固體鬆動，以減少可能形成的固體橋。 另外一種應用方式及/或運轉狀態是，在輸送固體的過 程中，將被引入的氣體14的量調整到使穩定的高密度流輸 送能夠調整到必要的密度所需的量。當停止輸送固體時， 也就是容器清空時，可以引入更多的氣體14沖洗管子。由 於第一次流化及最後的沖洗都需要大量的氣體，因此使用 燒結金屬會有問題。因此本發明提出的具有氣體引入間隙 201124326 si的裝置除了具有生產工藝上的優點外，也比使用燒結金 屬的解決方案具有更長的使用壽命。 【圖式簡單說明】 以下配合圖式對本發明的其他特徵、細節及優點做進 一步的說明。其中： 第1圖：本發明之裝置的剖面圖。 第2a-2d圖：位於環形空間內的固體輸送管的實施方 式，該固體輸送管具有可對流動造成影響的不同的元件。 第3圖：如第1圖之實施例的一種變化方式。 第4圖：位於一固體容器之下方之本發明之裝置的簡 圖。 【主要元件符號說明】 1 流化管 1 管子法蘭 2 流化管的入口法蘭 3 內輸送管 4 流化劑入口 5 法蘭 6 機殼 7 圓錐 8 流化鈉的出口法蘭 9 管子法蘭 10/11 密封環 環形空間 固體入口 流化劑引入 固體出口 擾流體 容器 固體傾注 管子出口 閥 固體輸送管 管子的直徑 固體出口的直徑 內輸入管入口的直徑 內輸入管出口的直徑 流化管出口的直徑 管子的直徑 流化環的最窄斷面 膨脹間隙 圓錐角 流動間隙 -11 -

Claims (1)

1. 201124326 七、申請專利範圍： 1. 一種用於將流體（例如氣體或液體）饋入固體輸送管之裝 置，其中該流體是先被引入一環繞固體輸送管之環形空 間，然後再從該環形空間被引入固體輸送管，其特徵爲： 位於環形空間（12)內的固體輸送管（內輸送管（3))的長度 小於環形空間的長度’以形成一環形間隙’其中在環形 空間（12)內設有使被送入之流體產生渦流的裝置。 2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中位於環形空間內的 內輸送管（3)至少有部分範圍具備有穿孔。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項的裝置’其中在環形空 間（12)內設有引流構件（16)。 4. 如前述申請專利範圍中任一項的裝置’其中環形空間U 2) 在通往內輸送管（3)的環形間隙範圍具有一漏斗狀的壁面 區域。 5. 如前述申請專利範圍中任一項的裝置’其中裝置的元件 是藉由法蘭（2，8)接合彼此固定在一起。 6. 如前述申請專利範圍中任一項的裝置’其中當固體輸送 管並非定位在重力方向上，係將使流體通往環形空間的 引入管定位在環形空間內在重力方向上的較高區域。 -12-